Az utóbbi évek rohamos fejlődése során a BIM-módszertan gyakorlati alkalmazása a 3D-től eljutott a hetedik dimenzióig, amelynél az épületüzemeltetéshez, létesítménygazdálkodáshoz szükséges adatok is a rendszerbe integrálódnak. Ez a komplex szemlélet nemcsak egyes épületek üzemeltetésénél nagyon hasznos, hanem így készül az Állami Középület Kataszter is, 21. századi színvonalat biztosítva a szóban forgó épületállomány kezeléséhez.
Magyarországon körülbelül az 1990-es évek elejétől terjedt el az építészeti tervezésben a számítógép használata, a tervek digitális elkészítése, vagyis a CAD (Computer Aided Design). Kezdetben a tervezőprogramok jellemzően a kétdimenziós tervezést támogatták, a tervrajzokat síkbeli alapelemekből lehetett összeállítani – vonalakból, ívekből, stb., majd megjelentek kifejezetten építészeti szoftverek, amelyeknek az alapelemei is már falak, födémek, nyílászárók, stb. voltak. Hamarosan belépett a harmadik dimenzió is a képbe, de az alaprajzok, metszetek, homlokzatok általában továbbra is 2D eszközökkel készültek, és külön munkafázist igényelt az épület térbeli modellje, amiből aztán a különböző 3D megjelenítéseket generálni lehetett.
Az idők folyamán történtek különböző próbálkozások arra, hogy a 3D modell és a két dimenziós tervrajzok között minél több kapcsolat álljon fent, minél több olyan elem legyen, amelyet 3D-ben viszünk be a tervbe, és amelyekből automatikusan, különböző irányú vetületekként, illetve metszetekként jönnek létre a kétdimenziós alaprajzok, metszetek, homlokzatok. Ezek azonban csak öszvérmegoldásokat jelentettek, ezenkívül az is probléma volt, hogy a tervezők, CAD-szerkesztők sem feltétlenül használták ki az egyes szoftverekben rejlő lehetőségeket. Az igazi áttörést a BIM szemlélet elterjedése hozta magával.
A BIM (Building Information Modeling) eredeti jelentése ugyanis az, hogy úgy építjük fel az épületünket, mint a valóságban, vagyis minden valós építőelemnek (például falazóelemnek, vasbeton gerendának, nyílászárónak, gépészeti elemnek, stb.) megvan a virtuális megfelelője, ráadásul ezekhez az elemekhez még információtartalom is kapcsolódik, ami óriási könnyebbséget jelent a különböző építőanyag-kimutatások, konszignációk, költségvetések elkészítésénél. Minden tervrajz (alaprajz, metszet, homlokzat, 3D ábrázolás) ugyanabból a modellből készíthető el, és automatikusan frissül a modell változtatása esetén. A különböző szakági tervezők együttműködésénél további hatalmas előny, hogy például az épületvillamossági és gépészeti berendezések térbeli elhelyezkedése egyértelműen látható, jól nyomon követhető, így az esetleges ütközések a BIM modell és a megfelelő szoftverek segítségével könnyen azonosíthatók és javíthatók. A BIM hozzáadott értéke már a kivitelezésnél realizálódik, ugyanis egy tervezési hibáktól mentes tervdokumentációból gyorsabban, jobb minőségben, kevesebb hulladék-képződéssel lehet dolgozni. Az épület elkészülte után pedig az üzemeltetést is nagyban megkönnyíti, ha egy arra alkalmas BIM modell áll rendelkezésre.
A helyzet persze azért nem ennyire egyszerű, ugyanis a BIM egy rendkívül komplex rendszer, ami ráadásul folyamatosan fejlődik, így az egészen pontos definiálása a téma nemzetközi szintű szakértői számára is kihívást jelent. A Lechner Tudásközpont által kiadott BIM-kézikönyv szerint a Building Information Modeling olyan CAD-alapú tervezésmódszertani folyamatok és irányelvek alkalmazásának összessége, amely lehetővé teszi az építmények létrehozásában és üzemeltetésében érdekelt szereplők (építtetők, tervezők, kivitelezők, üzemeltetők) számára a valóságnak megfelelő virtuális térben történő együttműködést és információátadást, illetve a releváns adatok gyors és hatékony megjelenítését. Hozzá kell tennünk azt is, hogy ma már a betűszó „M” betűje alatt inkább a „management” szót értik. Ez azt hangsúlyozza, hogy a rendszer használata az épület vagy építmény – ugyanis például a közműhálózatot is lehet BIM alapon kezelni – életciklusának összes fázisán keresztül átível.
3D-től a hetedik dimenzióig
A 3D BIM-modell után, amely háromdimenziós és parametrikus épületelemekből virtuális térben épített, többletinformációval rendelkező virtuális modellt jelent, mára eljutottunk a 7D BIM-modellig, természetesen nem egy lépcsőben. A 4D BIM-modellben az egyes épületelemekhez a kivitelezésükhöz szükséges idő is hozzákapcsolódik, és ezeknek az adatoknak az alapján akár animáció is készíthető az építkezés folyamatáról. Az ötödik dimenzió alatt a BIM-mel kapcsolatban a kivitelezési költségeket értik, ezekkel együtt már költségbecslés, költségvetés és pontos pénzügyi ütemezés is készíthető.
A 6D BIM-modell az energetikai és épületfizikai adatokat is tartalmazza, amelyek az energiafelhasználási analíziseknél, a fenntarthatósági számításoknál és az életciklus-elemzéseknél tesznek jó szolgálatot. Ezenkívül az egyes építőanyagok és épületelemek gyártási és beépítési adatait, előírt vagy javasolt karbantartási gyakoriságát és idejét, élettartalmát, optimális működésének szabályait is magában foglalhatja. Ezáltal az épület energiafelhasználása és fenntarthatósága optimalizálható. És így eljutottunk a hetedik dimenzióig, ahol a felhasználói leírások, specifikációk, garanciák stb. segítségével az épület üzemelési és használati fázisában a létesítménygazdálkodási folyamatok és az azokat kiszolgáló rendszerek támogathatók. Lehetővé válik egy CAFM (Computer Aided Facility Management) rendszer felállítása, ami könnyebbé, átláthatóbbá, egyszerűbbé, és így költséghatékonyabbá teszi az épületüzemeltetési feladatok ellátását. Ennek eszközei lehetnek CAFM-szoftverek, -applikációk vagy -rendszerek.
Fontos azt is kiemelni, hogy a BIM nem egy szoftver, hanem egy gondolkodási mód, egy keretrendszer, egy módszertan. A BIM-modell előállítására alkalmas különböző CAD-szoftverek közötti együttműködést az OpenBIM kezdeményezés, irányelv teszi lehetővé, amelyhez csatlakozó szoftverfejlesztők vállalják, hogy termékeiket alkalmassá teszik a közös tervezési munkára. Ezáltal a különböző szoftverek átjárhatóak lesznek, vagyis a köztük levő adatcsere kölcsönösen értelmezhető módon és adatvesztés nélkül tud lejátszódni. Erre jelenleg a legelterjedtebb szabvány és egyben nyílt forráskódú fájlformátum az IFC, amely lehetőséget teremt a modellelemek geometriájának és leíró metaadatainak legkevesebb adatvesztéssel járó kimentésére.
BIM az épületüzemeltetésben
A 7D BIM-modell kapcsán már említettük az épületüzemeltetést, mint az épületinformációs modellek alkalmazásának egy fontos terepét, amely természetesen nem csak új, hanem régebbi, meglévő épületek esetén is alkalmazható. Ezenkívül azt is fontos tudni, hogy a megvalósult állapot legtöbbször az új épületeknél sem egyezik meg a BIM-modellben tervezettel. Így először is az aktuális, illetve a megvalósult állapot rögzítése a feladat, amit – geodéziai mérésekkel támogatott – lézerszkenneres felméréssel lehet a legkorszerűbben elvégezni. Az állványra rögzített lézerszkennerek mellett a felmérések nehezen megközelíthető épületrészek és tetőfelületek esetén pilóta nélküli légijárművekkel (UAV), vagyis köznapi nevükön drónokkal is elvégezhetők. Az így létrejövő adathalmaz, pontfelhő általában előzetes feldolgozást igényel, mielőtt a BIM-modell létrehozására sor kerülne.
Az épületüzemeltetésen belül a gyakorlatban egyre szélesebb körben jelenik meg a BIM felhasználási területei között a helyiséggazdálkodás. Ebben az esetben kiemelt figyelmet kapnak az épületben található helyiségeket reprezentáló modellelemek, amelyekhez különböző tulajdonságok kapcsolódnak. Ezek egy része intelligens módon, automatikusan, a modellkörnyezetet figyelembe véve képződik (pl. nyílászárók száma és mérete, felületek anyaghasználata), míg egy másik részét – például a helyiség funkcióját – adatbevitellel szükséges meghatározni.
Ugyancsak egyre gyakrabban használják a BIM-et az eszközmenedzsment területén. A helyiséggazdálkodáshoz hasonlóan itt is szükség van egy CAFM-rendszerre, amelynek segítségével a bútorok és berendezések, valamint az informatikai és egyéb használati tárgyak leltárba vehetők, egy adott helyiséghez, vagy akár személyhez rendelhetők. Az így létrejövő adatbázis segít a karbantartások, fejlesztések ütemezésében, a beszerzések időbeli és gazdasági tervezésében, és egyértelművé teszi a felelősségi köröket. A CAFM-rendszerek általában az átalakításokkal és átköltözésekkel járó változásokat is kezelni tudják. Mindezzel a szükséges munkamennyiség optimalizálható és a költségek csökkenthetők.
Állami középület-nyilvántartás a BIM segítségével
BIM modellek kezelésére alkalmas az Állami Középület Kataszter (ÁKÉK) is, amely a Lechner Tudásközpontban folyó elektronikus építésügyi fejlesztések egyike. A „3D alapú adat infrastruktúra kialakítása” című projekt keretein belül megvalósuló ÁKÉK egy web-alapú, helyiségszintű, háromdimenziós középület-kataszter, amely az állami középület-nyilvántartást a legkorszerűbb módon fogja megoldani: lehetővé teszi a költséghatékony állami helyiséggazdálkodást, és támogatja az épületek felmérését is, ezzel segítve a tervezők, kivitelezők, állami vagyonkezelők, épületüzemeltetők, épületcsoport-üzemeltetők és épületgazdálkodási döntéshozók munkáját.
A projekt egyik legfontosabb eredményeként létrejövő adatbázis tartalmazni fogja a meglévő állami középületek egy adott körének terveit és 3D BIM modelljeit, amelyek a legkorszerűbb módszerekkel történő felmérések, majd modellezési folyamatok során jönnek létre. Az adatbázis két fő részből áll: a 3D BIM Épületmodell-tárban a fenti állami középületek 3D BIM modelljeit fogják tárolni, a 2D tervdokumentációval és a hozzájuk tartozó adatokkal együtt; a Helyiséggazdálkodás modulban pedig az egyes helyiségekhez tartozó információk érhetők el és kezelhetők. Az adatbázishoz egy online alkalmazás is kapcsolódik, amelynek használatával információ szerezhető többek között az eszközökre, az adott helyiségben dolgozók számára, az energiafogyasztásra, valamint az üzemeltetési költségekre vonatkozóan.
A rendszer BIM modelljeinek megjelenítését a BIM Viewer fogja végezni, amelynek fejlesztését szintén a Lechner Tudásközpont koordinálja. Az ÁKÉK az informatikai fejlesztés szempontjából már elkészült, jelenleg a béta tesztelés folyik.
Az Állami Középület Kataszter az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával, a KÖFOP-1.0.0-VEKOP-15-2016-00037 azonosítószámú, „3D alapú adat infrastruktúra kialakítása” című projekt keretében készül.
Források:
Cebei Márk Dániel: ÁKÉK – Korszerű középület-nyilvántartás 3D támogatással
Zagorácz Márk, Szabó Beatrix: BIM-kézikönyv 1. kötet, 2. kiadás
